Forte nel posto e nel momento giusto

I ricercatori della TU Delft e del NWO Institute AMOLF hanno scoperto come determinati legami molecolari rendono le cellule viventi flessibili per muoversi e forti per resistere alle forze. Paradossalmente, questo potere si rivela sensibile Cattura il legame Di solito sono deboli e inattivi, ma viaggiano in luoghi specifici dove e quando le cellule sono danneggiate. La scoperta è stata pubblicata oggi su Nature Materials.

Le proteine ​​del legame molecolare si trovano in molti tessuti diversi, sia all’interno che tra le cellule. Questi legami si rompono regolarmente, come la maggior parte dei legami biologici, ma hanno una proprietà peculiare: se tiri troppo forte il legame di pesca, in realtà inizia a legarsi più strettamente. I ricercatori hanno scoperto che questa capacità rafforza il materiale in punti specifici in cui il legame è soggetto a stress. Questa scoperta è una svolta, 20 anni dopo la prima scoperta di tali collegamenti. Questa è anche la prima volta che i ricercatori hanno visto i collegamenti di pesca lavorare insieme in materiali biologici.

Entrambi sono flessibili e forti
L’ex ricercatore AMOLF Yuval Malla spiega: “Di solito definiamo quanto sia forte qualcosa in due modi: il materiale può deformarsi bene – allungarsi molto senza rompersi, come la gomma – oppure il materiale può resistere a una grande forza, ad esempio i mattoni; Sebbene il materiale sia resistente, può allungarsi un po’ prima di rompersi. Studiando la natura dei legami di pesca, abbiamo scoperto che questi legami molecolari erano in grado di fare entrambe le cose: essere flessibili e forti, nonostante i loro deboli legami molecolari. Quindi abbiamo pensato: stringere i legami spiega perché le cellule viventi combinano la flessibilità della gomma con la forza dei mattoni?

Per testare queste idee, i ricercatori hanno misurato le proprietà meccaniche di una rete citoscheletrica che hanno ricostruito in laboratorio, in collaborazione con un gruppo di biofisica, per estrarre i legami individuali. Hanno scoperto che molti legami fluttuano, si accorciano e poi si rilasciano. Tuttavia, quando i ricercatori hanno deformato il materiale, hanno scoperto che molti collegamenti viaggiano verso siti particolarmente danneggiati per legarsi. Secondo Al-Mulla, lo fanno “perché i legami di pesca accumulano punti deboli ovunque e ogni volta che sono necessari per rendere la rete molto forte”.

legati alle malattie
Lo studio ha coinvolto una versione modificata della stessa proteina, nota per essere presente in una malattia ereditaria che porta all’insufficienza renale. Contrariamente ai comuni collegamenti di pesca, i ricercatori hanno scoperto che questa versione modificata era sempre attiva. Questa maggiore forza di legame rende più difficile il movimento del mutante, ma paradossalmente rende anche più debole la rete perché i legami non si accumulano quando necessario, afferma il leader del gruppo Gypsy Koenderink: “Capendo meglio la proteina mutata, possiamo anche, in futuro, capire il processo di insufficienza renale. “Inoltre, speriamo di capire in che modo i catch bond giocano un ruolo nell’estensione della diffusione delle cellule tumorali”.

visione fisica della vita
Il gruppo di ricerca del professor Gijsje Koenderink della TU Delft si occupa principalmente delle proprietà fisiche della materia vivente. Il tema principale della sua collezione è che le cellule e i tessuti viventi devono essere dinamici e flessibili, ma anche robusti: “Questa proprietà è diversa da tutti i materiali sintetici che conosciamo”, afferma Koenderink. “La nostra ambizione è quella di apprendere nuovi principi di progettazione dai materiali viventi per creare materiali sintetici che possano essere sia flessibili che resistenti. In effetti, attualmente stiamo lavorando con chimici e biofisici come Sander Tans all’AMOLF per cercare di creare questi legami di pesca sintetici”.